mejoramiento genético del café en américa...
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Guatemala, Octubre 2011
Sede de la Secretaría Ejecutiva de PROMECAFEInstituto Interamericano de Cooperación para la Agricultura IICA,
Guatemala, Apdo. Postal 1815,
7ª Avenida 14-44, Zona 9, Edificio La Galería, Ciudad de Guatemala, 01901Teléfono: (502) 2386-5908, Fax: (502) 2386-5923
Guatemala, Centro Amé[email protected] / www.promecafe.org
Mejoramiento Genético del Caféen América Central
Selección de Clonesde Hibridos F1de Coffea arabica
y DesarrolloTecnológico
Mejoramiento Genético del Caféen América Central
2 15
Presentación ..............................................................................................................3
1. Antedecentes .............................................................................................4
Mejoramiento Genético y Origen de los Híbridos F1..........................4
2. Objetivo.........................................................................................................5
3. Consideraciones .......................................................................................6
Análisis de la variabilidad genética..............................................................6
Propiedad de los Híbridos F1.......................................................................6
4. Reproduccion, Multiplicación y Siembra......................................8
Multiplicación comercial in vitro ..................................................................8
Aclimatación y crecimiento en vivero ........................................................9
5. Características .........................................................................................11
Agronómicas ...............................................................................................11
Adaptabilidad ..............................................................................................11
Producción ..................................................................................................11
Calidad de taza................................................................................................12
Siembra en campo ........................................................................................12
6. Comentario Final ...................................................................................15
Indice
Híbrido F1Foto: ICAFE
Híbrido F1Foto: ICAFE
6. Comentario Final
El programa de mejoramiento genético, Híbridos F1, se viene desarrollando desde 1992
buscando solución a los problemas más importantes que afecta la caficultura de la
región, realizando ampliación y caracterización de la base genética; Introducción de tipos
silvestres; Mejoramiento de variedades arábigas y otras.
Gracias al esfuerzo de las instituciones Co propietarias de los Híbridos F1, la región
cuenta con material genético de C arabica superiores y con variedades de café arabica,
altamente competitivas en rendimiento y calidad. En las instituciones socias del proyecto,
se mantienen capacidades operativas de los respectivos laboratorios de biotecnología,
para la propagación clonal in vitro y conservación del material genético del proyecto de
Híbridos F1. Laboratorios privados se han involucrado en este proceso y se espera que
su desarrollo en campo sea un aporte importante para la caificultura de la región de
PROMECAFE.
14 3
En el marco del Programa Regional de Mejoramiento Genético, desde 1992, con el apoyo
del Programa Cooperativo Regional para el Desarrollo Tecnológico y Modernización de la
Caficultura (PROMECAFE), el Instituto Interamericano de Cooperación para la Agricultura -
IICA- El Centro Agronómico Tropical de Investigación y Enseñanza -CATIE- y Centro Internacional
de Investigaciones Agronómicas para el Desarrollo -CIRAD-, cuatro países Centroamericanos
(Guatemala, El Salvador, Honduras y Costa Rica), iniciaron investigación con clones de
Híbridos F1 de Coffea arabica. Estos clones, son el fruto de varios años de cooperación entre
el CIRAD y el IRD (Instituto de Investigaciones para el desarrollo) con PROMECAFE y CATIE;
específicamente sobre una selección de cafetos hecha por el CIRAD en descendencias
híbridas existentes en Costa Rica; esto, con el propósito de crear variedades nuevas superiores
a las existentes, más productivas, con cualidades agronómicas y organolépticas sobresalientes,
resistentes a la roya y tolerantes a nematodos del cafeto. Este proyecto se desarrolló por la
red PROMECAFE-IICA-CATIE, con apoyo financiero del Fondo de Tecnología Agropecuaria -
FONTAGRO- y con la participación activa, tanto científica como financiera y logística, de las
cuatro instituciones cafetaleras que aceptaron invertir en estas variedades promisorias:
Asociación Nacional del Café -ANACAFE-, Guatemala; Fundación PROCAFE, El Salvador;
Instituto Hondureño del Café -IHCAFE-, Honduras y el Instituto del Café de Costa Rica -ICAFE.
El presente documento, Mejoramiento Genético del Cafeto en América Central, Selección
de Clones de Híbridos F1 de Coffea arabica y Desarrollo Tecnológico para su cultivo,
forma parte de los acuerdos de los países. Contiene una propuesta de elementos mínimos
comunes para su multiplicación, protección intelectual y desarrollo tecnológico en los países
de la región; fue elaborado con el objetivo de constituirse en un documento de referencia
para dar continuidad a la formulación de
iniciativas nacionales y regionales; por
lo que se pone a consideración de las
instituciones socios del Programa.
Los conceptos expresados en el
documento, constituyen responsabilidad
de sus autores y no necesariamente
representan la opinión del IICA y las demás
entidades participantes y colaboradoras del
Programa Regional.
Armando García GonzálezSecretario Ejecutivo
PROMECAFE
PresentaciónEfectuar la poda de sombra en la misma
época y forma como se acostumbra para
los materiales convencionales. La
respuesta a la poda es similar a las
variedades actuales, por lo tanto, el manejo
de poda y el manejo de sombra será el
mismo que para los materiales convencionales.
Efectuar la poda de sombra en la misma
época y forma como se acostumbra para
los materiales convencionales. La
respuesta a la poda es similar a las
variedades actuales, por lo tanto, el manejo
de poda y el manejo de sombra será el
mismo que para los materiales convencionales.
Híbrido F1Foto: PROCAFE
Híbrido F1Foto: ICAFE
Manejo de enfermedades y plagas
Este manejo debe ser convencional,
con un manejo integrado basado en
prácticas culturales, biológicas y
químicas en focos. Los Híbridos
presentan tolerancia a Roya (Hemileia
vastatrix) y a nematodos de la raíz.
1. Antecedentes del Programa
Las variedades de café cultivadas en América Central, provienen de una base genética
muy estrecha. Por ello, en el marco de la cooperación entre PROMECAFE, CATIE, CIRAD,
se inicio, a partir de 1992, un programa de mejoramiento genético del cafeto, aprovechando
la diversidad genética de la importante colección de variedades de café que se encuentra
en el CATIE. Esto, con el propósito de crear y seleccionar nuevos y mejores materiales
de Coffea arabica, y poner a disposición de los caficultores, variedades nuevas, con una
base genética más amplia, con respecto a la productividad, cualidades organolépticas,
y posiblemente con mayor resistencia a las principales enfermedades que limitan
actualmente la caficultura de la región, y tolerancia a las variaciones de algunos elementos
del clima.
Mejoramiento Genético y Origen de los Híbridos F1
Los Híbridos F1, obtenidos por cruces entre las variedades comerciales Caturra o Sarchimor
y los materiales genéticos de origen Etíope, provenientes de las prospecciones de 1962
de la FAO o de 1963 de la ORSTOM, han sido desarrollados agronómicamente en la
región, en el marco de PROMECAFE,
por las instituciones que velan por
el cultivo de café en su respectivo
país: ANACAFE, Guatemala,
PROCAFE, El Salvador, IHCAFE,
Honduras e ICAFE, Costa Rica; el
CATIE, Costa Rica y el CIRAD, Francia;
quienes hicieron aportaciones para el
desarrollo de este material genético y para
la coordinación científica.
4 13
Plantación joven de Híbridos F1Foto: ICAFE
KG/ha/añoFormula completa* Nitrato de Amonio
20
40
60
550
800
1000
152
197
269
Producción estimadaFa/ha
*La necesidad de fórmula completa, se basan en una fórmula con un contenido de
18% de nitrógeno (N). En el caso de utilizarse fórmulas con porcentajes de nitrógeno
inferiores, la dosis deberá aumentarse en un 6,5% por cada unidad menos de
nitrógeno y disminuirse en la misma proporción en caso contrario. Así por ejemplo,
con una producción 40 Fa/ha si utilizamos una fórmula con 15% de N, se deberán
aplicar 968 kg/ha y si la fórmula tuviera 21 % de N, se recomendarían tan solo 644
kg/ha.
Manejo de tejido de café y manejo de sombra
La respuesta a la poda de los híbridos
F1 con base en la observación de la
primera poda aplicada a los materiales
manejados en las parcelas experimentales,
manifiesta una respuesta similar a los
cafetos de las variedades convencionales.
La edad de la planta para inicio de la poda
depende del manejo de la plantación y las
condiciones agroecológicas de la zona de cultivo.
debe fraccionar la fertilización en tres aplicaciones, las dos primeras con Fórmula Completa
a 45 gr/planta y la última con 30 g/planta de Nitrato de Amonio.
Una vez que entre en producción, se debería fertilizar de acuerdo a nivel de producción
esperado como se detalla en el cuadro siguiente:
KG/ha/añoFormula completa* Nitrato de Amonio
20
40
60
550
800
1000
152
197
269
Producción estimadaFa/ha
*La necesidad de fórmula completa, se basan en una fórmula con un contenido de
18% de nitrógeno (N). En el caso de utilizarse fórmulas con porcentajes de nitrógeno
inferiores, la dosis deberá aumentarse en un 6,5% por cada unidad menos de
nitrógeno y disminuirse en la misma proporción en caso contrario. Así por ejemplo,
con una producción 40 Fa/ha si utilizamos una fórmula con 15% de N, se deberán
aplicar 968 kg/ha y si la fórmula tuviera 21 % de N, se recomendarían tan solo 644
kg/ha.
Manejo de tejido de café y manejo de sombra
La respuesta a la poda de los híbridos
F1 con base en la observación de la
primera poda aplicada a los materiales
manejados en las parcelas experimentales,
manifiesta una respuesta similar a los
cafetos de las variedades convencionales.
La edad de la planta para inicio de la poda
depende del manejo de la plantación y las
condiciones agroecológicas de la zona de cultivo.
Híbrido F1Foto: PROCAFE
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Una vez, ya se cuenta con material genético con posibilidades de creación de variedades
aptas para ser desarrolladas, se propone: 1. Que esas variedades sean multiplicadas y
aclimatadas para establecer ensayos en los países de PROMECAFE; 2. Después de un
período de desarrollo se cree un mecanismo que regule su liberación, distribución,
tecnología optima para su utilización. Se conviene entonces la necesidad de formar un
mecanismo que asegure la perennidad del proyecto y señale las funciones,
responsabilidades, reglas y mecanismos legales e institucionales para el manejo, venta,
utilidades y otros aspectos sobre los productos generados. Se crea el Comité Técnico
del proyecto, encargado de las funciones antes señaladas y se hace declaración sobre
el “Derecho de propiedad del nuevo material genético desarrollado por el proyecto”.
A partir de los ensayos regionales con 19 Híbridos F1 en sus fases de evaluación sobre
características agronómicas, producción, rendimiento y cualidades organolépticas,
resistencia a la enfermedad roya del cafeto y tolerancia a nematodos, entre los años
1992 a 2005, se seleccionaron tres como Híbridos candidatos a constituir nuevas
variedades y se acuerda poner nombre a estos y se definen convenios para las etapas
siguientes del proyecto.
Cuadro 1. Nombres de los Híbridos seleccionados
Centroamericano
Milenio
Casiopea
Nombre SeleccionadoHibrido
Correspondiente
L13A44
L12A28
L04A34
Fuente: PROMECAFE
2. Objetivo
Concretadas las etapas previas, de creación de las variedades, su evaluación y su desarrollo
tecnológico, existe información suficiente para realizar la liberación oficial de estas
comerciales cultivadas actualmente: Caturra, Catuí, Pacas, Bourbón y Pacamara. Presentan
menos de 4.5% de grano vano y rendimiento en beneficiado superior a 17%.
Calidad de taza
Las cataciones nacionales y regionales, realizadas durante cuatro años consecutivos,
indicaron que los clones seleccionados producen una taza con cualidades organolépticas
similares que las mejores variedades tradicionales, en las mismas condiciones de cultivo.
Con una posibilidad de aumentar la calidad del café producido en zonas bajas, sembrando
los clones seleccionados para esas altitudes.
Siembra en campo
Distancia de siembra
Considerando la arquitectura y el largo de bandolas del híbrido L13A44 se recomienda
ampliar las distancias de siembra. Se sugiere utilizar una densidad de 4132 plantas por
hectárea en diseño de siembra de 2,2 m entre hileras y 2,1 m entre plantas. Las
investigaciones agronómicas que actualmente se conducen en Costa Rica, definirán el
diseño y densidades de siembra más adecuadas para el manejo de los Híbridos.
Fertilización
En el año de siembra se recomienda realizar cuatro aplicaciones de fertilizante, la primera
al momento de la siembra con una fórmula con alto contenido de fósforo como la 10-
30-10 o MAP a una dosis de 30 gr/planta, las siguientes dos con Fórmulas Completas
(18-5-15-6-.3 o similares) a la misma dosis (30 g/planta) y la última antes de finalizar
el período lluvioso con 20 gr/planta de Nitrato de Amonio. Durante el segundo año se
6 11
variedades y continuar investigando aspectos técnicos para su explotación óptima en
condiciones de campo. El objetivo de este documento es dar a conocer el proceso de
desarrollo de estos materiales y las condiciones especiales de explotación en campo
que deben cumplirse para conservar sus características.
3. Consideraciones
Análisis de la variabilidad genética en muestras de Coffea arabica
El estudio de caracterización molecular a estos materiales, es la manera de respaldar
que estos son los originados por el proyecto. PROMECAFE, realizó con la Universidad
de Costa Rica, el estudio: Análisis de variabilidad genética en muestras de Coffea arábica.
La determinación de la variabilidad genética en organismos usando técnicas basadas
en ADN, es de gran utilidad para estudios ecológicos a nivel de poblaciones o identificación
de cultivares y materiales genéticos de origen silvestres. El objetivo del estudio fue utilizar
marcadores moleculares tipo AFLP, para tratar de diferenciar y relacionar 71 individuos
de Coffea arábica provenientes de colecciones de CICAFE y CATIE. De los resultados,
se resume que las plantas madre de estos materiales son originales y que los 3 Híbridos
seleccionados que ahora se desarrollan en la región, si son hijos de estas plantas madre
constituyéndose en la única familia F1.
Propiedad de los Híbridos F1
La propiedad del material genético de los Híbridos F-1, corresponde en proindivisión y
por iguales partes a las instituciones ANACAFE, ICAFE, PROCAFE, IHCAFE, CATIE y CIRAD.
Dicho material genético se concreta en las plantas madres, las cuales son igualmente
propiedad de los Co-Propietarios. En virtud de lo anterior, se elaboró el documento,
5. Características de los Nuevos Materiales
Agronómicas
Los cafetos (L13 A44 y L12 A28), a los 5 - 6 años de siembra, presentan tronco grueso
de 4.0 - 5.5 cm de diámetro, a 40 cm del suelo; es un arbusto de porte medio (2.0 -
2.40 m. de forma o arquitectura piramidal, de eje vertical con entrenudos cortos (4.5 -
5.0 cm.), concentrados en la parte media central, con ramas o bandolas largas (85 -
95 cm.) de entrenudos cortos (4.0 - 4.5 cm.), follaje abundante y brote de color verde
claro, con ramificación secundaria y terciaria muy marcada;. La hoja fisiológicamente
normal es de color verde oscuro, alcanza un ancho de 9.2 cm., y de largo 19.1 cm., es
ligeramente corrugada cuando joven. El ángulo de la bandola, respecto al eje vertical,
es de 45 - 50 grados con ramificación secundaria y terciaria muy marcada.
Adaptabilidad
El trabajo de los institutos de café de la región con estos materiales, se desarrollan en
distintas zonas geográficas. Las primeras evaluaciones permitieron analizar el comportamiento
en el campo de los diferentes materiales en productividad, conformidad genética de las
plantas y calidad de taza, entre otros.
Las variedades seleccionadas han mostrado buena adaptabilidad a diferentes alturas y
zonas cafetaleras, comprendiendo alturas bajas desde 800 msnm; medias de 1000 a
1200 msnm; y altas, más de 1200 msnm.
Producción
Actualmente, los Híbridos F1 se encuentran en validación comercial en campo y
multiplicación comercial in Vitro, en acuerdos con empresa privada. Algunos de estos
materiales han presentado una productividad que supera en más del 30% a variedades
Convenio de Administración, Reproducción, Valorización y Explotación de los
Híbridos F-1. De conformidad con este, los socios propietarios de los materiales acordaron
suscribirlo, en el marco de las consideraciones siguientes:
Mantener en PROMECAFE y los institutos socios, el control de la información derivada
de las acciones que se tomen en relación con plantas madres y estos nuevos
materiales, multiplicación, distribución, siembra en campo, royalties y otros. Las
instituciones de café, juegan un papel importante en el control y desarrollo de los
Híbridos F1, y únicamente serán responsables de los materiales que sean ingresados
bajo su coordinación.
Únicamente los Co propietarios que cuenten con la disponibilidad de las plantas
madres, podrán ofrecer garantía de origen de los materiales. Estos, velarán porque
las reproducciones cuenten con este requisito. Para la multiplicación en otros
laboratorios contratados por los Co propietarios, ésta deberá realizarse con el material
de las plantas madres que se encuentran en los países, y bajo convenios específicos
con el Co propietario.
Asegurar la conservación de las plantas madres, que constituyen la base para todo
programa de multiplicación. PROMECAFE, en coordinación con los socios del proyecto,
apoyara el lote de plantas madres en CATIE, y la logística para envío de estos
materiales a los países.
Los laboratorios de biotecnología con capacidad para la propagación in vitro y
conservación del material genético son, actualmente, CATIE; ECOM/CIRAD;
AGRIBIOTECNOLOGIA; y un cuarto que se implementa en IHCAFE, Honduras.
Algunos institutos están realizando compras, mediante convenios con estos laboratorios.
7
Una vez realizada la siembra de las
plántulas, los substratos son saturados
con agua y colocados durante 7 días en
el túnel cubierto con zarán 80/20, a
temperatura diurna de 33°C y nocturna
de 20° y humedad relativa de 95 %, sin
riego.
Posteriormente, se retira el zarán y se modifica la
humedad relativa a 85 % durante otros 7 días. La fase de aclimatación
finaliza a la tercera semana, eliminando el túnel e implementando un programa de riego
de 15 minutos tres veces al día y manteniendo la temperatura y humedad relativa de
80 %. Los resultados muestran sobrevivencia de plantas del 84% a las 6 semanas de
iniciado el proceso.
Una vez que las plantas han crecido hasta tener su primer par de hojas verdaderas, se
aclimatan en bandejas plásticas durante tres meses; luego se colocan en bolsas plásticas.
En estas condiciones permanecen creciendo bajo zarán durante tres a cuatro meses y
luego se llevan a campo.
Una vez realizada la siembra de las
plántulas, los substratos son saturados
con agua y colocados durante 7 días en
el túnel cubierto con zarán 80/20, a
temperatura diurna de 33°C y nocturna
de 20° y humedad relativa de 95 %, sin
riego.
Posteriormente, se retira el zarán y se modifica la
humedad relativa a 85 % durante otros 7 días. La fase de aclimatación
finaliza a la tercera semana, eliminando el túnel e implementando un programa de riego
de 15 minutos tres veces al día y manteniendo la temperatura y humedad relativa de
80 %. Los resultados muestran sobrevivencia de plantas del 84% a las 6 semanas de
iniciado el proceso.
Una vez que las plantas han crecido hasta tener su primer par de hojas verdaderas, se
aclimatan en bandejas plásticas durante tres meses; luego se colocan en bolsas plásticas.
En estas condiciones permanecen creciendo bajo zarán durante tres a cuatro meses y
luego se llevan a campo.
Estructuras para aclimatación de los materialesFoto: CIRAD
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Aclimatación de plantas en bandejasFoto: CATIE
Desarrollo de plantas en bolsaFoto: CIRAD
Debido a que los materiales híbridos son producto de la clonación de una planta,
primera generación originaria de un primer cruce, estas deben ser producidas por
cultivo in vitro, que es la forma de multiplicación vegetativa que de momento ha
dado los mejores resultados. Estos materiales no deberán ser reproducidos por
semilla pues no garantiza que las características por las cuales fueron seleccionadas,
se mantengan.
4. Reproducción, Multiplicación y Siembra de Plantas
de Hibridos F1
Multiplicación comercial in vitro
La biotecnología ha ido a la par del avance del
programa de mejoramiento genético, para facilitar
la multiplicación in Vitro de los nuevos materiales
y la transferencia a los laboratorios establecidos
en los países socios. El laboratorio de biotecnología
del CATIE, soporta este programa con la formación de personal de los institutos de cada
país socio de PROMECAFE, así como la conservación y distribución de estos materiales.
El desarrollo y la optimización del proceso de micro propagación de café, ha sido realizado
en el CATIE y laboratorios privados, mediante un fuerte
componente de investigación, así como de evaluaciones
en vivero y campo.
Para obtener la regeneración de
embriones somáticos se utiliza la técnica
de embriogénesis somática indirecta o
de alta frecuencia, por ser la vía más
eficiente de multiplicación de estos
materiales; esta consiste en colocar el explante foliar en medios de cultivo para obtener
un callo embriogénico y luego la converción de células embriogénicas en embriones
somáticos con ayuda de suspensiones celulares y bioreactores de inmersión temporal
(RITAS).
Ventajas de la multiplicación comercial in vitro del café
Tiene alta productividad comparándola con los otros métodos de multiplicación
asexual (injertos, estacas)
Los costos de producción de plantas son relativamente bajos por la utilización de
medios líquidos y la automatización de una parte del proceso
La conformidad genética de las plantas producidas se afecta poco
Aclimatación y crecimiento en la etapa de vivero
La fase final del proceso de propagación
in vitro del café, es la fase de
endurecimiento o aclimatación, que debe
darse paulatinamente a las plántulas con
el fin de adaptarse a las nuevas
condiciones de humedad, luz, temperatura
y fuentes nutritivas. Diferentes sustratos,
previamente esterilizados para utilizar durante
la aclimatación, han sido evaluados en Costa Rica,
con buenos resultados: Suelo + Fibra de Coco (1:1), Suelo +
Compost de Broza + Cascarilla de Arroz (2:1:1), Suelo + Abono Orgánico + Cascarilla
de Arroz (2:1:1), y Turba en pellet (Jiffy) (Peat moss Jiffy #7, en pellet 30mm). Los
sustratos han sido colocados en bandejas plásticas de 98 unidades (7x14): 1 1/4 de
ancho y 2 pulgadas de profundidad. Los pellets #7 colocados en su soporte, con
capacidad de 150 plántulas.
Embriones de caféFoto: CATIE
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materiales; esta consiste en colocar el explante foliar en medios de cultivo para obtener
un callo embriogénico y luego la converción de células embriogénicas en embriones
somáticos con ayuda de suspensiones celulares y bioreactores de inmersión temporal
(RITAS).
Ventajas de la multiplicación comercial in vitro del café
Tiene alta productividad comparándola con los otros métodos de multiplicación
asexual (injertos, estacas)
Los costos de producción de plantas son relativamente bajos por la utilización de
medios líquidos y la automatización de una parte del proceso
La conformidad genética de las plantas producidas se afecta poco
Aclimatación y crecimiento en la etapa de vivero
La fase final del proceso de propagación
in vitro del café, es la fase de
endurecimiento o aclimatación, que debe
darse paulatinamente a las plántulas con
el fin de adaptarse a las nuevas
condiciones de humedad, luz, temperatura
y fuentes nutritivas. Diferentes sustratos,
previamente esterilizados para utilizar durante
la aclimatación, han sido evaluados en Costa Rica,
con buenos resultados: Suelo + Fibra de Coco (1:1), Suelo +
Compost de Broza + Cascarilla de Arroz (2:1:1), Suelo + Abono Orgánico + Cascarilla
de Arroz (2:1:1), y Turba en pellet (Jiffy) (Peat moss Jiffy #7, en pellet 30mm). Los
sustratos han sido colocados en bandejas plásticas de 98 unidades (7x14): 1 1/4 de
ancho y 2 pulgadas de profundidad. Los pellets #7 colocados en su soporte, con
capacidad de 150 plántulas.
Bandejas utilizadas para los diferentes substratosFoto: ICAFE
Plantas in Vitro, primeros estados de desarrolloFoto: CATIE